Интенсивность излучения тепла поверхностью тела зависит от ее температуры и способности тела излучать тепло. Чем больше лучистого тепла поглощается телом, тем больше тепла оно и излучает, следовательно, максимальной излучательной способностью обладает абсолютно черное тело. Строительные материалы обладают большей или меньшей способностью излучать тепло, но всегда меньшей, чем абсолютно черное тело; такие тела называются серыми.

Количество тепла, излучаемого единицей поверхности тела в единицу времени, определяется формулой

Т

Q

100

(6)

где Q — количество излучаемого тепла в ккал/м -ч; С — коэффициент излучения поверхности в ккал/м -ч*К ; Г —температура поверхности в °К.

Формула (6) носит название закона Стефана — Больцмана. Строго говоря, этот закон справедлив только для абсолютно черного тела. Однако опытами ряда исследователей было показано, что этот закон применим также и к серым телам.

Формула (6) показывает, что количество тепла, излучаемого поверхностью тела, пропорционально четвертой степени ее абсолютной температуры, т. е. интенсивность излучения резко возрастает с повышением температуры поверхности тела.

Абсолютно черное тело имеет коэффициент излучения Со = = 4,96. Коэффициенты излучения строительных материалов зависят от состава материала, состояния его поверхности и температуры, они всегда меньше Со. Количество тепла (в ккал/ч), передаваемого излучением между двумя произвольно расположенными поверхностями, определяется по формуле

Ci С2

7 n \ Л 100 /

100

41 i i cos r dF.dF,,

(7)

где Ci и С2 — коэффициенты излучения поверхностей в ккал/м Ч-K ; Со — коэффициент излучения абсолютно черного тела; Ti и Т2 — температуры излучающих поверхностей в °К; г— расстояние между центрами элементов dFi и dF2 обеих поверхностей в м (рис. 1); ф1 и ф2 —углы между линией, соединяющей центры элементов, и нормалями к соответствующим поверхностям (рис. 1).

Из уравнения (7) следует, что количество тепла, передаваемого излучением между поверхностью F2 и элементом поверхности dFi (рис. 1), будет:

dQ =

Со

COS ф1 COS Ф2

(7a)

Интеграл этого уравнения носит название «углового коэффициента излучения» и обычно обозначается буквой г). Таким образом, расчет по формуле (7) сводится к определению величин коэффициентов углового излучения для обеих поверхностей. Коэффициент углового излучения показывает долю тепла, приходяидуюся на поверхность F2, из всего количества тепла, излучаемого элементом dFi. Величина не зависит от температуры поверхностей, а определяется исключительно взаимным расположением и геометрическими размерами поверхностей.

Определение угловых коэффициентов излучения даже при простейших формах и расположении обеих поверхностей приводит к очень сложным расчетам. Имеется графический способ определения угловых коэффициентов излучения, состоящий в следующем (рис. 1). На поверхности Fi выделяем элемент df 1, из центра которого описываем шаровую поверхность радиусом, равным единице. Телесный угол ф, под которым элемент dFi «видит» поверхность F2, вырезает на шаровой поверхности часть сферы А В\ проектируя которую на плоскость, перпендикулярную нормали к элементу dFu получаем площадь аЬ. Отношение площади аЬ к площади круга с радиусом, равным единице, об разуемого пересечением плоскости, проходящей через элемент dFu с поверхностью шара, и даст величину Разделив

Рис. 1. Графическое построение углового коэффициента излучения

2-

Рис. 2. К расчету лучистого теплообмена между поверхностями / и 2

Рис. 3. К расчету лучистого теплообмена в замкнутом пространстве

поверхность Fx на ряд малых площадок dF проделав для каж-. дой из них соответствующее построение величин гз и вычислив

значеш1я dQ по формуле (7 а), получим полную величину Q обмена лучистой теплоты между поверхностями Fi и F2 как сумму величин dQ.

Графическое построение углового коэффициента излучения связано с построением проекции части шаровой поверхности, вырезаемой телесным углом, и вычислением площади этой проекции, что является также сложным вследствие криволинейности ее сторон.

Задача определения лучистого теплообмена между двумя поверхностями резко упрощается в двух частных случаях:

1) когда две плоскости расположены параллельно друг другу на небольшом расстоянии одна от другой, то количество тепла, передаваемого между ними, определяется по формуле

Тг V

Q =

Ci

100 i \ 100

F;(8)

2) когда одно тело со всех сторон окружено другим телом (рис. 2), то количество тепла, передаваемого между ними, определяется по формуле

Q =

— -—] С, Со I

100

Формула (9) справедлива только в том случае, когда внутреннее тело не имеет входящих углов. Формула (9) применима также в случае, когда теплообмен происходит в замкнутом пространстве, ограниченном вогнутой F2 и выпуклой Fx или плоской Fx поверхностью (рис. 3). Во всех случаях в качестве расчетной принимается площадь выпуклой или плоской поверхности.

Глава II. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Строительные материалы обладают рядом свойств, знание которых необходимо для теплотехнических расчетов. Точность теплотехнических расчетов в значительной степени зависит от правильного выбора значений теплотехнических показателей строительных материалов. По каким бы точным формулам мы ни делали теплотехнические расчеты, результат не может получиться близким к действительности, если взятые при расчете величины теплотехнических показателей материалов не соответствуют их действительным значениям. Эти показатели могут изменяться в зависимости от различных условий, поэтому выбор их представляет большие затруднения. В первую очередь это относится